同轴悬浮打印构建等效动脉粥样硬化模型

3D打印科研前沿
2021
06/10
09:42
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供稿人:赵廷泽 连芩 供稿单位:西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室

血管疾病(CVDs)是全世界死亡的主要原因,每年约夺走1790万人的生命。动脉粥样硬化作为心血管疾病的主要前兆,主要发生在动脉的狭窄、弯曲以及分支处。为了研究动脉粥样硬化的病理,北京理工大学的高戈教授和韩国浦项科技大学的Dongwoo Cho教授使用同轴悬浮3D打印的方式,建立了一个等效体外动脉粥样硬化模型,如图1A所示。

其中支撑浴使用来源于血管组织的脱细胞外基质,并在其中混合人真皮成纤维细胞(HDFs)。三同轴喷头分别连接了牺牲墨水,以及分别含有人脐静脉内皮细胞(HUVECs)、人冠状动脉平滑肌细胞(HCASMCs)的生物墨水,制造了与天然血管生理结构相似的三层结构。通过控制打印路径和移动速度,实现了具有可控形状的三层动脉结构,包括规则型、狭窄型以及弯曲型,如图1B所示。
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图1 体外动脉粥样硬化模型
随后,通过诱导内皮功能障碍,在该体外模型再现了早期的动脉粥样硬化。并使用该模型研究了阿伐他汀(降血脂药)对于泡沫细胞形成的抑制作用与调控机理。

总体而言,该研究中所提出的制造策略和最终的动脉粥样硬化等效模型突出反映了3D打印技术的优势,拓宽了3D打印技术的生物医学应用,特别是在研究心血管疾病(CVDs)的病理生理学和开发有效疗法的药物方面的应用。

参考文献:
Gao, Ge, et al. "Construction of a Novel In Vitro Atherosclerotic Model from Geometry‐Tunable Artery Equivalents Engineered via In‐Bath Coaxial Cell Printing." Advanced Functional Materials (2020): 2008878.


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